鄰近隧道施工對(duì)既有線的影響初探

李喜軍

【摘 要】隨著隧道項(xiàng)目的日益增多，新建成的隧道項(xiàng)目可能會(huì)對(duì)鄰近隧道的正常運(yùn)營產(chǎn)生一定的影響，而且由于隧道間距往往比較小，也會(huì)導(dǎo)致新投入使用的隧道產(chǎn)生問題，所以必須要加強(qiáng)鄰近隧道施工對(duì)既有線的影響的研究，明確既有線工程項(xiàng)目產(chǎn)生影響的要點(diǎn)，希望能為我國隧道工程建設(shè)項(xiàng)目提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】隧道施工；破震動(dòng)

一、前言

隧道工程項(xiàng)目作為我國交通基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分，在我國運(yùn)輸行業(yè)有著至關(guān)重要的作用。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，大量新的隧道工程投入建設(shè)和使用，但與此同時(shí)，也導(dǎo)致隧道之間間距變小，新建成的隧道不可避免的會(huì)對(duì)原有隧道產(chǎn)生一定的影響，二者之間的相互影響會(huì)使兩個(gè)隧道的正常使用都產(chǎn)生問題，所以要不斷加強(qiáng)新建軌道對(duì)鄰近軌道影響的研究。

二、鄰近隧道施工概述

隧道工程項(xiàng)目建設(shè)周期較長，涉及因素較多，是一項(xiàng)大型工程項(xiàng)目。在隧道建設(shè)的過程中，往往會(huì)用到各種各樣的技術(shù)和工藝，比如在隧道建設(shè)期間常用的爆破技術(shù)，在新建隧道附近有鄰近軌道的情況下，爆破不可避免的會(huì)對(duì)既有線產(chǎn)生一定的影響，與此同時(shí)既有線也會(huì)對(duì)新隧道施工產(chǎn)生干擾，而出現(xiàn)計(jì)劃范圍之外的安全隱患，導(dǎo)致兩個(gè)隧道結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，安全性無法得到保障。在隧道施工作業(yè)的過程之中，新建成的軌道在施工期間會(huì)對(duì)附近的地質(zhì)、土體以及巖石等產(chǎn)生極大的影響，引起地層的變形和應(yīng)力分布情況的改變。在某些隧道工程項(xiàng)目中，還需要不止一次的開挖，引起既有線發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，力學(xué)變化極為復(fù)雜，增大了隧道施工的難度和安全管理的問題。此外，鄰近隧道施工項(xiàng)目還可能會(huì)對(duì)既有線附近的地層產(chǎn)生一定的破壞，影響原有隧道地基的穩(wěn)定性，降低既有線隧道的使用壽命，所以必須要在項(xiàng)目施工之前，對(duì)隧道附近的環(huán)境條件、氣候條件、既有線軌道情況、水文地質(zhì)條件等進(jìn)行充分系統(tǒng)的研究，建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和力學(xué)分析模型，充分考慮到所有的力學(xué)作用變化，把握二者的力學(xué)作用機(jī)理，預(yù)測隧道施工對(duì)現(xiàn)有軌道的影響，并采取有效的措施進(jìn)行解決。[1]

三、鄰近隧道施工對(duì)既有線的影響

3.1新建隧道項(xiàng)目施工方案的影響

新建隧道項(xiàng)目的實(shí)際規(guī)劃要求和施工需要會(huì)對(duì)既有線的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生極大的影響，其中主要表現(xiàn)在既有線的長度、矢跨比、浮跨比、洞室高度以及單位面積等多個(gè)方面。首先，在隧道項(xiàng)目工程中，新建軌道施工項(xiàng)目影響鄰近隧道建設(shè)最大的一個(gè)因素是建設(shè)的長度。一般情況下，隧道的長度越長，穩(wěn)定性相對(duì)較差。隧道的覆蓋層厚度與覆跨比成正相關(guān)。洞室的矢跨比越大，說明隧道越穩(wěn)定，洞室頂部就會(huì)越拱。如果隧道洞室越低，則拱面越小，穩(wěn)定性也就越加堅(jiān)固，對(duì)既有線損失的程度就會(huì)降低。因此，要不斷加強(qiáng)對(duì)施工方案的打磨研究，根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境要求和原有施工隧道的運(yùn)行情況，合理選擇挖掘技術(shù)和支護(hù)技術(shù)，在盡可能的減少對(duì)原有隧道項(xiàng)目影響的前提之下，促進(jìn)工程施工科學(xué)安全地進(jìn)行。選擇合適的挖掘方法，明確全面開挖與機(jī)械式開挖之間的關(guān)系以及各自的優(yōu)點(diǎn)，保證工程施工項(xiàng)目順利高效的完成。[2]

3.2施工地點(diǎn)的巖體工程性質(zhì)

施工區(qū)域的巖體工程性質(zhì)受到各種地質(zhì)因素和地質(zhì)條件的影響，或多或少會(huì)發(fā)生一定的改變。在施工過程中，對(duì)巖體工程項(xiàng)目自身的空間分布狀態(tài)和填充物情況進(jìn)行改變，會(huì)削弱巖體的穩(wěn)定性也會(huì)導(dǎo)致整體工程項(xiàng)目附近的巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低。施工區(qū)域的巖體性質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，穩(wěn)定性各不相同，一般來說，巖體越零碎，穩(wěn)定性越低。此外，施工區(qū)域的地下水環(huán)境也會(huì)對(duì)巖體的工程性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，地下水越豐富，圍巖的工程性質(zhì)越差。通過研究發(fā)現(xiàn)，地形地勢比較高的隧道工程項(xiàng)目的巖體結(jié)構(gòu)相對(duì)于低洼處的隧道項(xiàng)目巖體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，在施工過程中也越發(fā)不容易發(fā)生安全事故。這是由于地勢高的環(huán)境下，巖體條件相對(duì)比較優(yōu)異，但在低洼處受到地下水的影響，圍巖條件相對(duì)比較軟弱。同時(shí)還需要不斷根據(jù)新建項(xiàng)目的實(shí)際施工情況和施工地段進(jìn)行系統(tǒng)的勘測，明確隧道施工的具體位置和具體的地形分布情況。如果隧道處于山體的一側(cè)而且?guī)r體性質(zhì)脆弱，這時(shí)存在的偏壓作用會(huì)整體降低圍巖的級(jí)別，極大地增大了既有隧道原有的圍巖附近的壓力，增加了危險(xiǎn)因素。同時(shí)新建的隧道還可以對(duì)原有的隧道產(chǎn)生拉伸作用，導(dǎo)致原有隧道內(nèi)部應(yīng)力增加，穩(wěn)定性降低。[3]

3.3兩個(gè)隧道之間的間距

從實(shí)際項(xiàng)目工程分析來看，新建軌道與原有隧道之間的距離也對(duì)整體施工工程項(xiàng)目會(huì)產(chǎn)生極大影響。所以，在進(jìn)行項(xiàng)目工程規(guī)劃與建設(shè)的過程中，設(shè)計(jì)人員要計(jì)算確定得到最恰當(dāng)?shù)木嚯x，注意二者之間距離對(duì)隧道工程項(xiàng)目穩(wěn)定性能的影響。為了更好的區(qū)分不同距離對(duì)隧道工程項(xiàng)目的影響，人們將既有軌道與新建軌道之間的間隔分為三種，按照接近度不同劃分為無影響范圍、注意范圍和加以防范與控制的范圍。在現(xiàn)實(shí)工程項(xiàng)目中，根據(jù)兩者工程項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行情況和運(yùn)行需求，合理分析兩者的間距情況。隨著新建隧道工程項(xiàng)目的不斷開挖，隧道逐漸向前延伸，會(huì)導(dǎo)致支護(hù)能力的下降，引起新建隧道與既有隧道之間應(yīng)力產(chǎn)生變化。這種變化不僅會(huì)對(duì)原有軌道產(chǎn)生影響，也會(huì)使新建隧道項(xiàng)目的應(yīng)力情況產(chǎn)生變化，形成不穩(wěn)定狀態(tài)，影響隧道工程項(xiàng)目的安全性和穩(wěn)定性。

3.4鄰近隧道與既有隧道的位置關(guān)系

鄰近隧道與新建隧道的施工工藝不同，施工技術(shù)方案差別都會(huì)導(dǎo)致二者之間產(chǎn)生相互影響。在新舊隧道位置關(guān)系不同的情況之下，新建項(xiàng)目對(duì)原有工程項(xiàng)目產(chǎn)生的影響也是各不相同的。如果新項(xiàng)目與原有隧道是平行的關(guān)系，則需要增加復(fù)線工程，避免既有線出現(xiàn)過度的拉伸變形。由于鄰近隧道的施工容易造成既有隧道附近圍巖松動(dòng)，使作用于原有隧道襯砌結(jié)構(gòu)的壓力極大增加。所以必須要采取一定的工程措施避免出現(xiàn)既有隧道過度形變情況，保證既有隧道的正常運(yùn)行。當(dāng)原有隧道項(xiàng)目與新建隧道項(xiàng)目產(chǎn)生交叉時(shí)，如果新建隧道沿著既有隧道的上部通過，既有隧道會(huì)向上發(fā)生變形，相應(yīng)的襯砌上的壓力會(huì)加大，圍巖的拱作用會(huì)損傷。而與之相反，如果新建隧道在其底端通過，既有隧道則會(huì)發(fā)生下沉現(xiàn)象，出現(xiàn)地基沉降，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.5鄰近隧道爆破震動(dòng)對(duì)既有隧道的影響

爆破作為隧道工程建設(shè)的主要工藝之一，在使用過程中會(huì)釋放出巨大的壓力和能量，對(duì)附近巖體的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的破壞，進(jìn)而影響到既有線的襯砌結(jié)構(gòu)，影響既有線工程項(xiàng)目的安全性的穩(wěn)定性。既有線襯砌面對(duì)爆破方向的側(cè)邊墻，在強(qiáng)烈的沖擊波影響下所受到的壓力和作用最為強(qiáng)烈，應(yīng)力狀態(tài)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于背對(duì)著爆破面的一側(cè)。在實(shí)際施工過程中，為了盡可能的降低爆破施工對(duì)原有隧道項(xiàng)目的正常運(yùn)行產(chǎn)生的影響，施工人員必須嚴(yán)格規(guī)范爆破施工工藝，按照相關(guān)的規(guī)定和要求執(zhí)行爆破施工，確定施工的地點(diǎn)和施工的范圍，將爆破引起的既有線振動(dòng)速度控制在每秒十厘米左右。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著隧道工程項(xiàng)目建設(shè)的不斷增多，隧道之間的間距逐漸減少，新建的隧道工程項(xiàng)目不可避免的會(huì)對(duì)原有隧道工程項(xiàng)目的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，所以必須要加強(qiáng)鄰近隧道施工對(duì)既有線影響的分析，本文主要針對(duì)鄰近隧道施工項(xiàng)目對(duì)原有隧道項(xiàng)目的影響情況進(jìn)行分析，希望能夠盡可能的減少隧道施工對(duì)附近既有線的影響，保證二者隧道的穩(wěn)定性和安全性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王曉梅，石文慧，程瑤.新建隧道施工對(duì)鄰近既有隧道的影響及對(duì)策[J].鐵路建筑.2010（07）.79～84.

[2]潘曉馬.鄰近隧道施工對(duì)既有隧道的影響[D].成都，西南交通大學(xué).2002.7～23.

[3]譚忠盛，楊小林，王夢恕.復(fù)線隧道施工爆破對(duì)既有隧道的影響分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào).2003（02）.280～286.